Электрохимические методы анализа. 1.4. Образование мембранного потенциала

1.4. Образование мембранного потенциала

Рассмотрим т.н. концентрационную электрохимическую ячейку, образованную на основе двух идентичных полуячеек, описанных в первом разделе, связанных солевым мостиком и отличающихся только активностями потенциалопределяющих катионов: 

M|Mn+ (aMn+=a1)||Mn+ (aMn+=a2)|M.

Разность потенциалов между крайними электродами (ЭДС ячейки) будет равна:

∆E= E1Mn+/M - E2Mn+/M = E°Mn+/M + RT/nF·ln a2 - E°Mn+/M - RT/nF·ln a1 = RT/nF·ln (a2/a1).

Таким образом, заранее задавая активность определяемого иона в одной части ячейки - раствор сравнения (например, в левой - a1), исследователь может по изменению ЭДС ячейки судить об изменении активности иона в изучаемом растворе (справа – a2). Для исключения влияния на ЭДС системы посторонних ионов, т.е. для повышения избирательности и селективности определения, а также обеспечения обратимости, заменим солевой мостик полупроницаемой мембраной. Как правило, материал мембраны является проницаемым для определяемых ионов и содержит эти ионы в свободном или связанном в каком-либо соединении виде.1 В отличие от концентрационной ячейки, на мембране возникает разность потенциалов, которая является алгебраической суммой трех скачков потенциалов: граничного потенциала между раствором сравнения и мембраной, диффузионного потенциала и граничного потенциала между мембраной и изучаемым раствором. Граничные потенциалы образуются в результате обмена ионами между растворами и материалом мембраны (в случае, если мембрана непроницаема для определяемого иона, то граничный потенциал возникает в результате адсорбции/десорбции ионов на ее поверхности). Диффузионный потенциал возникает вследствие кинетических затруднений выравнивания концентрации переносящих заряд ионов внутри мембраны. Несмотря на усложнение электрохимической системы, можно показать, что в простейшем случае (пренебрегая осмотическими явлениями) мембранная разность потенциалов равна ЭДС соответствующей концентрационной цепи. 

 


Авторская редакция главы из книги Н.Г. Ярышев, Д.А. Панкратов, М.И. Токарев, Н.Н. Камкин, С.Н. Родякина. Физические методы исследования и их практическое применение в химическом анализе: Учебное пособие. ISBN: 978-5-4263-0122-1. М.:Прометей, 2012, 160 стр.

Учебное пособие адресовано студентам, аспирантам и др. специалистам химических и биологических факультетов педагогических вузов. Содержание пособия соответствует Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования и учебно-методическим комплексам по дисциплинам: современные физико-химические методы исследования неорганических и органических веществ и химия окружающей среды. Пособие содержит введение, 6 глав и приложение, в котором приведены методики анализа, применяемые в настоящее время в аналитической химии, в том числе в лабораториях экологического мониторинга, испытательных лабораториях и в центрах государственного санитарно-эпидемиологического контроля.


1  Известны, тем не менее, успешные примеры использования мембран, не содержащие и непроницаемые для определяемых ионов вообще, но способные к адсорбции их на своей поверхности. Но это изменяет только механизмы образования соответствующих потенциалов, не влияя на конечный результат.



Рейтинг@Mail.ru

http://www.youtube.com/RuRedOx

Мессбауэровская диагностика функциональных материалов

Мессбауэровская диагностика функциональных материалов